Breakout 100G vers 4×25G : connecter quatre serveurs à un port QSFP28

Connecter quatre serveurs 25G à un seul port 100G QSFP28 semble simple : un câble « 100G to 4×25G breakout » et c’est terminé. En pratique, la réussite dépend surtout du support de breakout du switch, du mode de port, du FEC, du câblage MPO/LC et de la compatibilité des modules SFP28 côté serveurs. Sans cette vérification, les liens restent down ou instables, même avec un câblage correct.

Ce guide détaille comment concevoir un breakout 100G vers 4×25G fiable : choix entre DAC, AOC ou optique SR4 + fanout MPO/LC, points de configuration à contrôler sur le switch, risques de mismatch FEC/25G et scénarios concrets de déploiement.

1. Principe du breakout 100G vers 4×25G : ce qui se passe réellement sur le port QSFP28

Un port 100G QSFP28 moderne est généralement basé sur quatre voies (lanes) électriques NRZ à 25G. En mode « non-breakout », ces quatre lanes sont agrégées pour former une seule interface logique 100G. En mode « breakout », le switch découpe ce port en quatre interfaces logiques 25G distinctes, chacune utilisant une lane.

Points clés :

• Le support du breakout est spécifique à chaque switch : certains modèles autorisent le breakout sur tous les ports, d’autres seulement sur un sous-ensemble, parfois en désactivant les ports adjacents. Il faut toujours consulter la documentation constructeur.
• La simple présence d’un câble breakout ne suffit pas : sans configuration du mode de port, le switch continuera à traiter le QSFP28 comme un port 100G unique.
• Chaque branche 25G nécessite un endpoint 25G : un module SFP28 ou une interface 25G native sur le serveur, pas un SFP+ 10G.
• Le mapping de lanes doit être cohérent des deux côtés : pour l’optique parallèle (SR4 + MPO/LC), la correspondance des fibres MPO vers chaque LC est critique.

En résumé, un breakout 100G vers 4×25G est une fonctionnalité logique du switch, rendue visible physiquement par un câble ou un ensemble d’optique/câbles, mais jamais l’inverse.

2. Comparatif : breakout DAC, breakout AOC et breakout optique 100GBASE‑SR4 + fanout MPO/LC

Les trois grandes approches pour un breakout 100G vers 4×25G sont :

• un câble DAC cuivre 100G→4×25G (cordon twinax passif ou actif) ;
• un câble AOC 100G→4×25G (câble optique actif avec optiques intégrées) ;
• un breakout optique modulaire : QSFP28 100GBASE‑SR4 + MPO‑vers‑LC + quatre SFP28 25GBASE‑SR.

3. Pourquoi un simple câble « 100G to 4×25G breakout » ne suffit pas

3.1. Comprendre le lane mapping

Un port QSFP28 dispose de quatre paires de lanes électriques (Tx/Rx). En mode 100G agrégé, le PHY 100G gère le mapping interne de ces lanes. En mode breakout, le switch expose ces quatre lanes comme quatre interfaces 25G indépendantes, souvent nommées par exemple et-0/0/0:0 à :3 ou Ethernet1/1/1-4 selon les constructeurs.

Pour un breakout cuivre (DAC/AOC), le câble relie chaque lane QSFP28 directement à un port SFP28 individuel. Pour un breakout optique SR4, le mapping se fait via le connecteur MPO, où les fibres centrales sont utilisées pour les signaux 4×TX/4×RX, puis réparties vers des LC individuels.

3.2. Le rôle du logiciel et du hardware du switch

La possibilité de faire du breakout ne dépend pas du câble mais :

• du chipset (ASIC) du switch et de la carte de ligne ;
• de la version logicielle (certaines images n’activent le breakout que sur des releases précises ou avec des licences) ;
• des limitations de port : par exemple, uniquement les ports 1–4, ou des blocs de 4×QSFP28 devant être configurés ensemble ; parfois des ports sont désactivés lorsque d’autres sont mis en breakout.

Il n’existe pas de commande CLI universelle : chaque constructeur définit sa propre syntaxe pour activer le mode 4×25G, configurer le FEC et gérer l’auto‑négociation. La documentation officielle de votre switch reste la référence.

4. Breakout QSFP28 vers 4×SFP28 via DAC cuivre

Le breakout DAC (Direct Attach Copper) est l’option la plus simple et la plus économique pour relier quatre serveurs dans le même rack ou dans un rack voisin, lorsque les distances sont très courtes.

4.1. Quand privilégier le DAC

• Top‑of‑Rack classique : switch 100G en haut de rack et serveurs proches ; utiliser uniquement une longueur validée par les constructeurs.
• Besoin de faible latence : chemin passif simple, dans les limites d’intégrité du signal imposées par les hôtes.
• Budget serré : un seul câble monobloc couvre le QSFP28 et les quatre SFP28.

4.2. Points de vigilance sur les DAC breakout

• Longueur et type (passif/actif) : plus le câble est long, plus les risques d’atténuation augmentent. La longueur et le type passif ou actif doivent être explicitement pris en charge par le switch et la NIC.
• FEC (Forward Error Correction) : sur 25G, beaucoup de plateformes imposent la FEC (RS‑FEC ou BASE‑R FEC) pour atteindre les longueurs maximales. Un mismatch FEC entre le switch et la carte réseau côté serveur est une cause classique de lien instable.
• Codage constructeur (vendor coding) : certains hôtes exigent des câbles qualifiés ou « coded » pour leur marque ; assurez‑vous que la compatibilité est documentée.
• Puissance/courant : vérifier la classe de puissance et les limites thermiques du câble dans la documentation des deux hôtes.

4.3. DAC vs modules SFP28 séparés

Un câble breakout DAC QSFP28→4×SFP28 intègre le « module » des deux côtés ; vous ne pouvez pas remplacer indépendamment un seul SFP28 ou le QSFP28. Si vous voulez garder une flexibilité maximale (par exemple pour changer un serveur plus tard, ou prolonger la liaison), un design optique modulaire est souvent préférable.

5. Breakout QSFP28 vers 4×SFP28 via AOC

Les AOC (Active Optical Cables) breakout 100G→4×25G combinent câble optique multimode et optiques intégrées dans un ensemble monobloc. Ils se situent entre DAC et solution optique modulaire : plus légers et plus longs que le cuivre, mais moins flexibles que des modules séparés.

5.1. Avantages typiques des AOC

• Portée supérieure au DAC : plusieurs dizaines de mètres selon les modèles, ce qui permet d’atteindre d’autres rangées de rack dans la même salle.
• Câbles fins et légers : meilleure gestion de cheminement dans les baies denses.
• Pré‑calibrés : les paramètres optiques sont dimensionnés par le fabricant, ce qui simplifie la conception pour des distances bien maîtrisées.

5.2. Limites à garder en tête

• Pas de modularité : si une branche ou l’extrémité QSFP28 est défectueuse, il faut généralement remplacer tout le câble.
• Courbure et cheminement : même si le câble est souple, un rayon de courbure minimum reste à respecter. Les excès de contraintes mécaniques finissent par provoquer des erreurs.
• Compatibilité FEC et codage : comme pour les DAC, chaque extrémité SFP28 de l’AOC doit être acceptée par la carte réseau ou le serveur. Vérifiez les matrices de compatibilité.

6. Breakout optique 100GBASE‑SR4 avec MPO‑vers‑LC et modules SFP28

Pour plus de flexibilité et une meilleure maintenabilité, beaucoup de datacenters privilégient une approche modulaire :

1. Un module QSFP28 100GBASE‑SR4 côté switch, comme le modèle multimode MPO documenté sur le site constructeur, par exemple QSFP28 100GBASE‑SR4 850 nm MPO.
2. Un cordon de fanout MPO‑vers‑8×LC, par exemple un fanout OM4 MPO femelle vers 8×LC duplex.
3. Quatre modules SFP28 25GBASE‑SR côté serveurs, par exemple SFP28 25GBASE‑SR 850 nm.

6.1. Pourquoi choisir le SR4 + fanout

• Composants remplaçables : QSFP28, fanout MPO/LC et SFP28 peuvent être changés indépendamment en cas de panne ou de migration.
• Évolutif : vous pouvez réaffecter la fibre MPO vers d’autres usages (100G point‑à‑point, autre breakout) sans remplacer le câblage structuré.
• Traçabilité : plus simple d’identifier un port individuel via les LC que via un câble AOC/DAC monobloc.

6.2. Vérifications MPO essentielles

Le succès d’un breakout SR4 repose sur un MPO correctement choisi et polarisé :

• Genre : le module QSFP28 SR4 accepte un connecteur MPO d’un genre donné (généralement MPO‑12 femelle) ; le câble fanout doit être de genre opposé.
• Clé (keying) : assurez‑vous de respecter le schéma de clé (key‑up / key‑down) prévu par votre design.
• Polarité : Type A/B/C selon que vous acheminez un lien point‑à‑point, un canal cross‑connect, etc. Pour le breakout, il faut que les fibres affectées aux lanes 1–4 TX/RX se retrouvent sur les bonnes paires LC.
• Mapping des lanes : certains câbles MPO‑vers‑LC sont explicitement conçus pour le breakout SR4, avec un marquage clair des branches (1 à 4). Utilisez‑en un adapté à cet usage.

6.3. Modules SFP28 côté serveurs

Sur les serveurs, vous pouvez choisir :

• des modules 25GBASE‑SR multimode, par exemple SFP28 25GBASE‑SR 850 nm, pour de courtes/moyennes distances multimode ;
• des modules 25GBASE‑LR pour fibre monomode si vous separatez la couche d’accès, par exemple SFP28 25GBASE‑LR 1310 nm 10 km (dans ce cas, ce n’est plus un breakout SR4 mais une liaison point‑à‑point monomode classique par branche).

Important : ne supposez jamais qu’un module QSFP28 duplex‑LC (CWDM4, LR4, BiDi, etc.) puisse être utilisé pour un breakout 4×25G. Les optiques duplex travaillent sur une paire de fibres partagée, pas sur quatre canaux optiques parallèles indépendants comme le SR4.

7. Checklist de compatibilité avant l’achat

Avant de commander un kit complet 100G to 4×25G breakout, validez systématiquement la liste suivante :

1. Support de port breakout
   • Votre châssis, ligne de ports et ASIC supportent‑ils le mode 4×25G sur ce port QSFP28 précis ?
   • Des ports adjacents seront‑ils désactivés ou limités ?
2. Version logicielle
   • Le firmware/OS réseau prend‑il en charge le breakout 4×25G sur ce modèle exact ?
   • Le support FEC sur 25G est‑il présent et stable dans cette release ?
3. Mode de port et configuration
   • La commande de configuration pour activer le breakout 4×25G existe‑t‑elle dans la documentation officielle ?
   • Avez‑vous défini l’interface logique adéquate (par exemple Eth1/1/1‑4) dans vos templates d’exploitation ?
4. FEC et auto‑négociation
   • L’algorithme de FEC (RS‑FEC, BASE‑R FEC…) est‑il compatible avec la carte réseau de chaque serveur ?
   • L’auto‑négociation 25G est‑elle supportée et activée/desactivée de façon cohérente aux deux extrémités ?
5. Codage et restrictions constructeur
   • Le switch et les NIC acceptent‑ils des optiques/câbles third‑party coded ou exigent‑ils un codage spécifique ?
   • Des listes de compatibilité officielles existent‑elles pour les références choisies ?
6. Type de média et distance
   • La distance réelle correspond‑elle au budget du DAC/AOC/fibre multimode OM3/OM4 ?
   • Le cheminement câble (racks, chemins de câble) permet‑il le rayon de courbure requis ?
7. Endpoint côté serveur
   • Les serveurs sont‑ils équipés de ports 25G SFP28 (et non 10G SFP+) ?
   • Les NIC supportent‑elles explicitement les modes 25G NRZ, FEC souhaité et le type de média (DAC, AOC, SR) ?
8. Plan d’adressage et monitoring
   • Avez‑vous prévu des noms de ports/logiques clairs pour les quatre interfaces 25G issues du même QSFP28 ?
   • Les outils de supervision peuvent‑ils distinguer les quatre liens 25G individuellement ?

8. Modes de panne fréquents et comment les éviter

8.1. Port non compatible ou mal sélectionné

Symptôme : aucune link‑up sur les quatre branches malgré un câblage correct.

Cause : le port QSFP28 choisi ne supporte pas le breakout, ou uniquement dans certaines combinaisons d’emplacements.

Prévention : vérifier dans le guide d’optique/câbles du constructeur quels ports sont « breakout‑capable » et respecter les contraintes de groupe.

8.2. Port non configuré en mode breakout

Symptôme : le switch voit un seul port 100G down, aucune interface 25G n’apparaît.

Cause : oubli de la commande d’activation du mode 4×25G ou erreur dans la séquence de configuration.

Prévention : réaliser la configuration en suivant un exemple officiel (document constructeur), puis commit/sauvegarder avant d’installer physiquement les cordons.

8.3. Mismatch de FEC

Symptôme : le lien monte, mais erreurs CRC ou flaps fréquents, performances aléatoires.

Cause : le switch impose un type de FEC que le NIC serveur ne supporte pas ou ne négocie pas correctement.

Prévention : vérifier le type de FEC recommandé pour la plateforme (dans la documentation du switch et du NIC) et l’aligner manuellement si besoin.

8.4. Polarité / genre MPO incorrects

Symptôme : certaines branches 25G fonctionnent, d’autres restent down ; ou aucun lien ne monte en SR4 + fanout.

Cause : fanout MPO‑vers‑LC de mauvais type, inversion Rx/Tx sur certaines fibres ou genre MPO incompatible avec le module SR4.

Prévention : utiliser un fanout explicitement décrit comme compatible 100GBASE‑SR4 breakout et vérifier la polarité/genre avant installation.

8.5. Incompatibilité de codage d’optique ou de câble

Symptôme : le module apparaît comme « non supporté » ou « uncertified » dans les logs, lien forcé down par le système.

Cause : restrictions de vendor lock‑in, surtout sur certains NIC ou switches.

Prévention : vérifier les politiques du constructeur (messages d’alerte informatifs vs blocage dur) et choisir des références compatibles documentées.

8.6. Vitesse ou type d’interface endpoint incorrect

Symptôme : link down permanent sur une ou plusieurs branches, malgré une configuration identique aux autres.

Cause : un serveur ne dispose que de ports 10G SFP+ ou a une carte 25G configurée en 10G forcé.

Prévention : confirmer que chaque port serveur est bien SFP28 25G et configuré en 25G, ou 10/25G auto‑négocié selon les recommandations du constructeur.

9. Quatre scénarios de déploiement concrets

Scénario 1 : ToR très court en DAC, quatre serveurs haute performance

Contexte : un switch 100G ToR et quatre serveurs situés dans le même rack, à moins de 2 m.

Solution :

• Activer le mode breakout 4×25G sur un port QSFP28 du switch.
• Installer un câble DAC breakout 100G→4×25G de la bonne longueur.
• Connecter chaque branche SFP28 à un port 25G sur chaque serveur.

Pourquoi ça fonctionne : câblage simple et un seul assemblage physique à gérer pour quatre liens, sous réserve de validation par les hôtes.

Scénario 2 : End‑of‑Row avec rangées voisines, AOC ou SR4 selon la modularité souhaitée

Contexte : un switch d’agrégation 100G et quatre serveurs proches, avec une longueur AOC validée par les deux plates-formes.

Option AOC :

• Câble AOC 100G→4×25G, cheminé proprement dans la rangée.
• Moins de points de connexion intermédiaires, installation rapide.

Option SR4 modulaire :

• QSFP28 100GBASE‑SR4 sur le switch.
• Fibre OM4 structurée jusqu’à un panneau de brassage MPO, puis fanout MPO‑vers‑LC vers chaque serveur via un cordon OM4 MPO vers 8×LC.
• Modules SFP28 25GBASE‑SR sur chaque serveur.

Choix : l’AOC est plus simple si la topologie est figée ; le SR4 modulaire facilite l’évolution future.

Scénario 3 : Migration 40G vers 4×25G sur une infrastructure MPO existante

Contexte : vous disposez déjà de liaisons MPO pour du 40GBASE‑SR4 et souhaitez migrer vers 100G vers 4×25G, avec de nouveaux switches et serveurs 25G.

Solution :

• Remplacer les modules 40G QSFP+ par des QSFP28 100GBASE‑SR4 compatibles breakout.
• Réutiliser autant que possible les fibres MPO structurées, en vérifiant polarité et qualité.
• Installer des fanouts MPO‑vers‑LC adaptés et des SFP28 25GBASE‑SR sur les serveurs.

Point critique : tester la qualité de la fibre existante (perte, connectique) pour garantir le budget optique 25G.

Scénario 4 : Agrégation 100G vers serveurs distants via 25G monomode

Contexte : le switch d’agrégation est éloigné ; chaque serveur se trouve à plusieurs centaines de mètres ou kilomètres.

Solution :

• Activer le mode breakout 4×25G côté switch.
• Au lieu d’un SR4 local, utiliser quatre ports 25G monomode indépendants sur le switch (ou un châssis d’accès) équipés de SFP28 25GBASE‑LR 10 km ; ce n’est plus un breakout SR4 au sens strict, mais une agrégation 100G logique vers quatre liens 25G longue distance.
• Côté serveur, utiliser des SFP28 LR identiques.

Avantage : tirer parti des capacités 100G du switch pour agréger logiquement quatre liens 25G longue portée, tout en gardant une architecture simple côté serveurs.

10. FAQ – Breakout 100G vers 4×25G

11. Sources et méthode

Les recommandations de ce guide s’appuient sur la documentation de plusieurs grands constructeurs réseaux et fournisseurs de NIC. En particulier :

• les concepts de breakout 100G, de lanes électriques et de profils FEC décrits dans les whitepapers constructeurs ;
• les guides d’optique et de câbles détaillant les ports breakout‑capable et les limitations de port ;
• les fiches produits et matrices de compatibilité pour QSFP28 100GBASE‑SR4, DAC/AOC breakout et SFP28 25G.

Avant de déployer en production, confrontez toujours ce design générique à la documentation spécifique de votre switch et de vos cartes réseau, afin de valider port par port le support du breakout 4×25G, du FEC et des longueurs de câble.